水化学ロードマップにおける被ばく低減の位置づけと今後の課題
第１７回 水化学部会 定例研究会 資料2012年10月22日
関西電力(株) 原子力事業本部 寺地巧

THE KANSAI ELECTRIC POWER CO., INC.

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公演内容
水化学RMの内容紹介



被ばく線量の状況：海外と国内の比較



関西電力の水質パラメータ他



今後の方向性、水化学への期待
被ばく低減に関して、国内プラントが世界最高水準を達成するために、何をする必要があるのか

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水化学ロードマップの紹介

水化学ロードマップとは原子力発電所の安全に関する開発ロードマップ
 平成16年度に日本原子力学会が軽水炉利用の高度化、燃料高度化、高経年化対応*についてロードマップ1)をまとめた。
水化学ロードマップ
 水化学固有の切り口からの議論も不可欠と判断 原子力安全基盤機構からの請負契約により、原子炉水化学についてのロードマップ2)をまとめ。
2003

2005

20072009

2011

2013

水化学ロードマップ2009
 フォローアップを実施出展：
1) 原子力発電の安全に関する研究開発ロードマップ,日本原子力学会誌,48, 2, 94（2006）
2) JNES報告書「原子力安全研究ロードマップ整備」、07基調報－0004(2007)3)水化学ロードマップ2009（http://www.aesj.or.jp/~wchem/RM2009.pdf)

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水化学ロードマップの紹介

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水化学RMにて抽出された課題
構造材料の高信頼化
1.
応力腐食割れ環境緩和
2.
配管減肉環境緩和
3.
SG長期信頼性確保
4.
状態基準保全への支援

燃料の高信頼化
5.
被覆管・部材の腐食／水素化の抑制
6.
性能維持(AOA抑制）
環境負荷軽減7.
被ばく線源低減(作業環境改善）
8.
環境・一般公衆への影響低減

・既存線源低減技術高度化
・革新的線源低減技術開発
・水質変更の影響評価

諸課題への取り組みを支える基盤
9.
水化学共通基盤技術
10. 人・情報の整備
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被ばく線源低減に関わるロードマップ

出典：水化学ロードマップ2009 （http://www.aesj.or.jp/~wchem/RM2009.pdf)
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RM記載の既存技術の高度化と適用
項目

技術課題

概要

既存線源低減技術の高度化と適用

PWR1次系冷却材の高リチウム濃度管理適用

運転サイクル全体を通じ冷却材を最適pHに一定維持することで、被ばく線源の生成を抑制

PWR1次系冷却材への濃縮ボロン10適用
PWR1次系冷却材の溶存水素低濃度管理

燃料表面での腐食生成物の付着・放射化の抑制

PWR1次系浄化へのCo除去イオ
ン交換樹脂の適用

微細な粒子状Coの除去

PWR1次系におけるプラント停止
時水質管理方法の高度化

燃料表面からの溶出を抑制しつつ、構造材からのRIを除去

BWR被ばく線源低減水質抑制技
術の高度化

出力向上・高燃焼度化・高経年化に対応した水質制御技術の高度化

供用中除染法の高度化

再汚染の少ない除染法の開発

出典：水化学ロードマップ2009 （http://www.aesj.or.jp/~wchem/RM2009.pdf)
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水化学ロードマップの紹介

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被ばく低減に関するロードマップの目標＜当面の目標＞ 2016年度末を目処に既存線源低減技術の高度化を図り、2008年度線量率の30％を低減する。（世界トップレベルの平均(集団)線量達成）＜中長期目標＞ 2017年度以降被ばく線源生成メカニズムの解明により、革新的な線源低減技術の開発を進める。(世界トップレベルの平均(集団)線量を維持）

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公演内容
水化学RMの内容紹介
2016年までに2008年より30%低減



被ばく線量の状況：海外と国内の比較

関西電力の水質パラメータ他



今後の方向性、水化学への期待

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海外と国内の比較

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平均線量の国別トレンド

 1990年ごろまでは欧米と比べても良好な平均(集団)線量だったが、近年はやや高い水準
 運転期間や作業量が多い事に起因するとした報告もある。

出典：ISOEデータベース
http://www.jnes.go.jp/isoe/atcdatabase/pdf/world/80-08.pdf
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10

海外と国内の比較

BWRプラントあたり被ばく線量の国別比較

日本(2009)1.37man.Sv

2009年平均1.41man.Sv

出典：OECD, Occupational Exposures at Nuclear
Power Plants, 19th annual report (2011)

BWRは海外と遜色ない被ばく線量
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11

海外と国内の比較

PWRプラントあたり被ばく線量の国別比較

日本(2009) 1.61man.Sv

2009年平均0.77man.Sv

PWRは海外と比べて高い

出典：OECD, Occupational Exposures at Nuclear
Power Plants, 19th annual report (2011)

 SG管台修繕などの改良工事が近年増加
 13ヶ月運転とSG検査量などの差異が影響か
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12

海外と国内の比較

被ばく増加要因：作業量の違い
設備利用率と被ばく線量の関係

設備利用率の国別トレンド

出典：近江 正 他、Jpn.J. Helth Phys., 46(2)、2011



海外は長サイクル運転の採用などにより設備利用率は増加傾向
国内は改良工事の増加や新潟中越沖地震の影響で利用率が低下
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13

海外と国内の比較

プラントデザインによる被ばく線量の差（Siemens製PWR)

S41:2 reactors(2.61manSv)

S32:3 reactors



S42:5 reactors

プラントのデザインにより、被ばく線量に顕著な差
水化学のみでは限界がある。
プラントメーカと連携し、低減策を構築する必要有り

S43:3 reactors(0.15manSv）

出典：OECD, OccupationalExposures at Nuclear Power Plants,
19th annual report (2011)

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公演内容
水化学RMの内容紹介
2016年までに2008年より30%低減
 被ばく線量の状況：海外と国内の比較
PWRは海外と比べて高い被ばく線量

関西電力の水質パラメータ他



今後の方向性、水化学への期待

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15

関西電力のパラメータ

海外プラント（EPRI取り纏め)と関西電力プラントの線量率比較
90.0

当社プラント：SG水室（Hot側）線量率


出典：D. Hussey et. al, NPC2008

線量率は高くない。一部のプラントはトップクラス。違いを明らかにしてすべてを世
ただし、平均以下のプラントも存在する。
界トップに引き上げる事が重要
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16関西電力のパラメータ

RCS中(運転中)Co濃度
放射能量（Bq/cm3)

Co58
クラッド
Co58
クラッド
Co58イオン
Co58 イオン Co60
クラッド
Co60
クラッド
Co60
Co60イオンイオン

水室線量率の低いプラント

100
10Co濃度に大きな変動は無く安定している。

10.1

0.01

0.001
020

40

60

80

100120140160

運転経過時間（月)10

放射能量（Bq/cm3)

100 水室線量率の高いプラント

1

Co濃度に変動あり
近年は特に、サイクル初期に増加

0.1

起動・停止時の金属イオンが影響か？（詳細確認中）

0.01
0.001
050

100

150
200
運転経過時間（月)

250

300

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17

関西電力のパラメータ

必要な対策についての考察
起動・停止時の金属イオンが影響か？（詳細確認中）⑥浄化②析出放射化⑤持込
水

材料

燃料
③RI溶出

①金属溶出

水

④沈着

⑥浄化



原因評価には、RI発生に関する定量的な機構解明が必要。

現状は基礎的知見が不足しており、評価に限界がある。

不足している基礎知見：
 高温水中での溶解度

 金属の溶解挙動 燃料表面への析出挙動
 最適な金属イオン濃度
 微量金属の発生源

RI生成過程の模式図
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18

関西電力のパラメータ

参考：関西電力の亜鉛注入実績低減※ 線量率は、RCS主要配管の平均値（HOT,COLD,クロスオーバー）

亜鉛注入後は、全体的に線量率低下の傾向が確認できる。



ただし、亜鉛注入は海外でも導入されており、本技術だけで世界最高水準を達成することは困難

抜本的な被ばく線量率低減の取り組みが必要
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19

公演内容
水化学RMの内容紹介
2016年までに2008年より30%低減
 被ばく線量の状況：海外と国内の比較
PWRは海外と比べて高い被ばく線量
 関西電力の水質パラメータ他
一部は世界最高水準の低線量率
プラント毎にバラツキがあり、亜鉛注入以外の対策も重要



今後の方向性、水化学への期待

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20

水化学への期待ユーティリティーの取り組み

学によるサポート・最適な金属イオン濃度
金属イオン濃度の・高温水中での溶解度管理高度化
・金属の溶出機構（Fe, Ni, Co, Zn濃度）
・燃料表面への析出機構(起動停止時含む)
被覆管表面クラッド・燃料からの溶出機構の析出抑制
プラントメーカへの期待
・ソース管理高度化
・低Co材の徹底
・RCS以外からの溶出抑制
・溶出抑制技術の開発
・最適な起動・停止操作の提案
世界最高水準の・革新的技術の開発
低被ばく線量率
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まとめ


水化学RMの内容紹介
2016年までに2008年より30%低減



被ばく線量の状況：海外と国内の比較
PWRは海外と比べて高い被ばく線量

関西電力の水質パラメータ他
一部は世界最高水準の低線量率
プラント毎にバラツキがあり、亜鉛注入以外の対策も重要

今後の方向性、水化学への期待
ユーティリティー：積極的な情報提供と金属イオンの管理徹底
学・研究機関：溶解析出など高温水中における基礎挙動の解明
プラントメーカ：ソース管理の高度化、革新技術の開発
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